一种槽式直接蒸汽与熔融盐联合热发电系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种槽式直接蒸汽与熔融盐联合热发电系统。包括直接蒸汽系统、汽轮机发电系统、给水回热系统和冷凝系统；其中直接蒸汽系统包括直接蒸汽太阳能集热场、蒸汽换热器、中温储热装置、水混合器和气液分离器等；还包括具有过热蒸汽段作用的熔融盐集热系统，熔融盐集热系统包括槽式熔融盐太阳能集热场、高温热熔融盐罐、高温冷熔融盐罐和过热器等。工作时，系统中水的预热和蒸发过程在直接蒸汽系统中的直接蒸汽太阳能集热场完成，过热和再热过程在熔融盐系统中的熔融盐过热器和再热器完成；熔融盐系统出口的高温工质仅与过热器和再热器进行换热，减小换热器内部传热温差，减小热交换器的㶲损失，能够使热发电系统的效率提升15～20%。

【技术实现步骤摘要】
一种槽式直接蒸汽与熔融盐联合热发电系统
本技术属于太阳能发电
，具体涉及一种槽式太阳能热发电系统。
技术介绍
太阳能是分布最广，储量最丰富的可再生能源。为了提升太阳能的品质和利用效率，太阳能高温热利用引起了广泛的关注。槽式太阳能热发电是目前技术最成熟，成本最低的太阳能热发电技术。传统常规的太阳能槽式热发电系统包括太阳能集热系统、储热系统、热传输与换热系统和发电系统等部分组成。太阳能集热系统包括高温真空集热管、聚光器、跟踪机构以及相关连接管路和阀门。对于导热油和熔融盐工质的电站，聚光器把太阳辐射光线聚焦在抛物槽焦线上的槽式真空集热管，传热工质与集热管管壁进行对流换热而被加热。然后被加热的传热工质通过一系列的热交换器产生蒸汽，蒸汽的能量通过蒸汽动力循环产生电力。加热蒸汽后，传热工质返回到太阳能集热场。槽式太阳能热发电系统的集热场加热回路较长，因此槽式热发电系统的热损主要来自集热场管路及集热管损失。目前商业化运行的槽式热发电系统温度可达400℃，为了提高系统发电效率，槽式热发电系统的运行温度，有进一步提高的趋势。目前采用熔融盐作为传热工质的实验电站最高温度可达550℃。随着集热场温度的提升，集热管的热损失呈指数型增长以及连接管路热损显著增加。因此减少槽式集热场的热损，对提高热发电系统的效率有重要意义。同时在蒸汽发生器中，蒸汽沸腾温度远低于集热场出口温度，在热交换器换热过程中有较大㶲损失。槽式直接蒸汽发电技术具有更高的效率、更小的环境污染和更低的投资，是太阳能热发电技术中最有潜力的一种技术。但是，由于太阳辐射的间歇性和周期性，使得系统的控制问题十分复杂，此外集热管内两相流的不稳定性，过热段的传热恶化，也限制直接蒸汽发电技术的发展。
技术实现思路
：为了提高槽式热发电系统的效率，降低发电成本，本技术提出一种槽式直接蒸汽与熔融盐联合热发电系统。一种槽式直接蒸汽与熔融盐联合热发电系统包括直接蒸汽系统2、汽轮机发电系统5、给水回热系统3和冷凝系统4；所述汽轮机发电系统5包括汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、汽轮机低压缸和发电机组；所述给水回热系统3包括高压换热器、低压换热器、除氧水箱、前置泵和凝结水泵；所述低压换热器与低压缸连接；所述高压换热器与汽轮机高压缸连接；所述除氧水箱分别与汽轮机中压缸、低压换热器、前置泵和高压换热器连接；所述冷凝系统4包括冷却塔和冷凝器；所述冷凝器分别与汽轮机低压缸和给水回热系统3的凝结水泵的入口连接；所述直接蒸汽系统2包括直接蒸汽太阳能集热场20、水泵21、储液罐22、蒸汽换热器23、中温储热装置24、水混合器25和气液分离器26；所述直接蒸汽太阳能集热场20的入口依次串联着水泵21、储液罐22和水混合器25；直接蒸汽太阳能集热场20的出口连接着气液分离器26的入口；气液分离器26的气相出口连接着过热器15的蒸汽入口，气液分离器26的液相出口连接着水混合器25的入口；所述蒸汽换热器23并联着直接蒸汽太阳能集热场20；所述中温储热装置24进出口分别连接着蒸汽换热器23的储热工质出进口；还包括熔融盐集热系统1，所述熔融盐集热系统1包括槽式熔融盐太阳能集热场10、高温热熔融盐罐18、高温冷熔融盐罐11、熔融盐泵12、膨胀罐13、熔融盐混合器14、过热器15、再热器16和熔盐分流器17；所述熔融盐太阳能集热场10的入口依次串联着熔融盐泵12、膨胀罐13和熔融盐混合器14，熔融盐太阳能集热场10的入口和熔融盐泵12出口之间的管路上通过串联的第二阀门110并联着高温冷熔融盐罐11；所述熔融盐太阳能集热场10的出口依次串联着熔融盐分流器17、过热机构和熔融盐混合器14，所述过热机构由并联的过热器15和再热器16构成；熔融盐太阳能集热场10的出口与熔融盐分流器17入口之间的管路上通过串联的第一阀门19并联着高温热熔融盐罐18，高温热熔融盐罐18的出口串联着泵111；所述过热器15蒸汽出口连接着汽轮机高压缸的蒸汽入口；所述再热器16蒸汽出口连接着汽轮机中压缸的蒸汽入口；所述熔融盐集热系统1具有过热蒸汽段的作用；工作时，系统中水的预热和蒸发过程在直接蒸汽系统2中的直接蒸汽太阳能集热场20完成，过热和再热过程在熔融盐集热系统1中的再热器16和过热器15完成。进一步限定的技术方案如下：所述中温储热装置24为相变储能装置或双罐熔融盐储能装置或单罐斜温层储能装置或潜热混凝土储热装置。所述直接蒸汽太阳能集热场20包括槽式直接蒸汽槽式集热管、槽式聚光器、跟踪机构、蒸汽连接管路及泵和阀门，按常规太阳能集热场的连接关系连接。所述熔融盐太阳能集热场10包括槽式熔融盐集热管、槽式聚光器、跟踪机构、熔融盐连接管路及相关泵和阀门，按常规太阳能集热场的连接关系连接。所述冷凝系统4为水冷冷凝器或风冷冷凝器。所述汽轮机低压缸为二级以上的低压缸串联组成。本技术的有益技术效果体现在以下方面：1.通过采用槽式直接蒸汽和熔融盐联合热发电系统，将两类系统进行有效地结合起来优势互补。与传统采用单一工质的集热系统不同的是：水的的预热和蒸发过程在直接蒸汽系统中的直接蒸汽太阳能集热场完成，过热和再热过程在熔融盐系统中的熔融盐过热器和再热器完成。2.熔融盐系统出口的高温工质仅与过热器和再热器进行换热，减小换热器内部传热温差，减小热交换器的㶲损失。同时也使集热场高温熔盐回路长度相对传统熔盐集热系统减少60～70%，能够使白天晴朗天气集热场热量损失减小30～40%，夜间保温伴热能量消耗减小50～60%，因此本技术能够使热发电系统的效率提升15～20%。3.直接蒸汽系统相对于传统蒸汽系统，取消了过热蒸汽段。在直接蒸汽太阳能集热场出口设置的气液分离器能够保证稳定参数的蒸汽输出，使直接蒸汽太阳能集热场可以采用较大的水流量，提高两相流的传热稳定性，同时消除传统直接蒸汽系统过热蒸汽段的传热恶化对集热管的破坏。采用高温熔融盐回路对蒸汽进行再热和过热，能够提高输出蒸汽参数稳定性，提高系统运行稳定性。4.本技术可大幅减少熔融盐的使用量，显著降低电站初期投资成本，降低单位电力成本。附图说明图1所示为本技术槽式直接蒸汽与熔融盐联合热发电系统的示意图。图2所示为本技术熔融盐系统的示意图。图3所示为本技术直接蒸汽系统的示意图。上图中序号：熔融盐集热系统1，直接蒸汽集热系统2，给水回热系统3，冷凝系统4，汽轮机发电系统5，槽式熔融盐太阳能集热场10，高温冷熔融盐罐11，熔融盐泵12，膨胀罐13，熔融盐混合器14，过热器15，再热器16，熔融盐分流器17，高温热熔融盐罐18，第一阀门19，直接蒸汽太阳能集热场20，水泵21，储液罐22，蒸汽换热器23，中温储热装置24，水混合器25，气液分离器26，蒸汽阀门27，第二阀门110，泵111。具体实施方式：为了进一步说明本技术的特点及功能，下面结合图，通过实施例对本技术做进一步详细地描述。参见图1，一种槽式直接蒸汽与熔融盐联合热发电系统包括直接蒸汽系统2、汽轮机发电系统5、给水回热系统3、冷凝系统4和熔融盐集热系统1。汽轮机发电系统5包括汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、汽轮机低压缸和发电机组，其中汽轮机低压缸为二级以上的三个低压缸串联组成。给水回热系统3包括高压换热器、低压换热器、除氧水箱、前置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种槽式直接蒸汽与熔融盐联合热发电系统，包括直接蒸汽系统（2）、汽轮机发电系统（5）、给水回热系统（3）和冷凝系统（4）；所述汽轮机发电系统（5）包括汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、汽轮机低压缸和发电机组；所述给水回热系统（3）包括高压换热器、低压换热器、除氧水箱、前置泵和凝结水泵；所述低压换热器与低压缸连接；所述高压换热器与汽轮机高压缸连接；所述除氧水箱分别与汽轮机中压缸、低压换热器、前置泵和高压换热器连接；所述冷凝系统（4）包括冷却塔和冷凝器；所述冷凝器分别与汽轮机低压缸和给水回热系统（3）的凝结水泵的入口连接；其特征在于：所述直接蒸汽系统（2）包括直接蒸汽太阳能集热场（20）、水泵（21）、储液罐（22）、蒸汽换热器（23）、中温储热装置（24）、水混合器（25）和气液分离器（26）；所述直接蒸汽太阳能集热场（20）的入口依次串联着水泵（21）、储液罐（22）和水混合器（25）；直接蒸汽太阳能集热场（20）的出口连接着气液分离器（26）的入口；气液分离器（26）的气相出口连接着过热器（15）的蒸汽入口，气液分离器（26）的液相出口连接着水混合器（25）的入口；所述蒸汽换热器（23）并联着直接蒸汽太阳能集热场（20）；所述中温储热装置（24）进出口分别连接着蒸汽换热器（23）的储热工质出进口；还包括熔融盐集热系统（1），所述熔融盐集热系统（1）包括槽式熔融盐太阳能集热场（10）、高温热熔融盐罐（18）、高温冷熔融盐罐（11）、熔融盐泵（12）、膨胀罐（13）、熔融盐混合器（14）、过热器（15）、再热器（16）和熔融盐分流器（17）；所述熔融盐太阳能集热场（10）的入口依次串联着熔融盐泵（12）、膨胀罐（13）和熔融盐混合器（14），熔融盐太阳能集热场（10）的入口和熔融盐泵（12）出口之间的管路上通过串联的第二阀门（110）并联着高温冷熔融盐罐（11）；所述熔融盐太阳能集热场（10）的出口依次串联着熔融盐分流器（17）、过热机构和熔融盐混合器（14），所述过热机构由并联的过热器（15）和再热器（16）构成；熔融盐太阳能集热场（10）的出口与熔融盐分流器（17）入口之间的管路上通过串联的第一阀门（19）并联着高温热熔融盐罐（18），高温热熔融盐罐（18）的出口串联着泵（111）；所述过热器（15）蒸汽出口连接着汽轮机高压缸的蒸汽入口；所述再热器（16）蒸汽出口连接着汽轮机中压缸的蒸汽入口；所述熔融盐集热系统（1）具有过热蒸汽段的作用；工作时，系统中水的预热和蒸发过程在直接蒸汽系统（2）中的直接蒸汽太阳能集热场（20）完成，过热和再热过程在熔融盐集热系统（1）中的再热器（16）和过热器（15）完成。...

【技术特征摘要】
1.一种槽式直接蒸汽与熔融盐联合热发电系统，包括直接蒸汽系统（2）、汽轮机发电系统（5）、给水回热系统（3）和冷凝系统（4）；所述汽轮机发电系统（5）包括汽轮机高压缸、汽轮机中压缸、汽轮机低压缸和发电机组；所述给水回热系统（3）包括高压换热器、低压换热器、除氧水箱、前置泵和凝结水泵；所述低压换热器与低压缸连接；所述高压换热器与汽轮机高压缸连接；所述除氧水箱分别与汽轮机中压缸、低压换热器、前置泵和高压换热器连接；所述冷凝系统（4）包括冷却塔和冷凝器；所述冷凝器分别与汽轮机低压缸和给水回热系统（3）的凝结水泵的入口连接；其特征在于：所述直接蒸汽系统（2）包括直接蒸汽太阳能集热场（20）、水泵（21）、储液罐（22）、蒸汽换热器（23）、中温储热装置（24）、水混合器（25）和气液分离器（26）；所述直接蒸汽太阳能集热场（20）的入口依次串联着水泵（21）、储液罐（22）和水混合器（25）；直接蒸汽太阳能集热场（20）的出口连接着气液分离器（26）的入口；气液分离器（26）的气相出口连接着过热器（15）的蒸汽入口，气液分离器（26）的液相出口连接着水混合器（25）的入口；所述蒸汽换热器（23）并联着直接蒸汽太阳能集热场（20）；所述中温储热装置（24）进出口分别连接着蒸汽换热器（23）的储热工质出进口；还包括熔融盐集热系统（1），所述熔融盐集热系统（1）包括槽式熔融盐太阳能集热场（10）、高温热熔融盐罐（18）、高温冷熔融盐罐（11）、熔融盐泵（12）、膨胀罐（13）、熔融盐混合器（14）、过热器（15）、再热器（16）和熔融盐分流器（17）；所述熔融盐太阳能集热场（10）的入口依次串联着熔融盐泵（12）、膨胀罐（13）和熔融盐混合器（14），熔融盐太阳能集热场（10）的入口和熔融盐泵（1...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴刚，杨洪伦，王其梁，黄小娜，胡名科，曹静宇，高广涛，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：新型
国别省市：安徽,34